基于FPGA和ARM的视频采集处理系统
基于ARM+FPGA的实用高精度数据采集器设计
基于ARM+FPGA的实用高精度数据采集器设计本文主要介绍基于ARM+FPGA的高精度数据采集器设计，该设计的特点是利用FPGA控制数据的高速采集，同时采用ARM对外围电路进行控制和数据处理，并实现在液晶屏上的频谱显示。
该设计利用FPGA实现高精度数据采集控制，利用ARM实现光标跟踪、D/A变换及显示等重要指标，并且提供了良好的人机交互界面，其设计方法具有较高的实际应用价值。
文章重点论述了基于ARM+FPGA的实用高精度数据采集器的总体设计、硬件设计和软件设计。
标签：ARM；FPGA；高精度；数据采集；系统引言在科技快速发展的今天，数据采集的重要性是十分显著的，其应用范围越来越广泛，尤其是在工业领域，数据采集的精度和处理的实时性要求逐渐提高，传统的数据采集系统通常采用A/D芯片和主控芯片搭配的手段，该方法功能单一，处理效率低下，如果遇到被测的对象比较复杂并且数据量比较大时，无法满足对数据高精度的要求。
基于ARM+FPGA的高精度数据采集系统能够有效的避免上述问题，ARM作为主控芯片，对整个系统进行控制，并将数据通过USB高速的上传到上位机中，能够借助上位机的强大的运算能力，对数据处理的实时性进行确保，同时能够简便的形成一个用户自定义的数据采集系统，具有良好的通用性；而FPGA能够对数据采样的高精度和高效率进行保证。
本文主要论述基于ARM+FPGA的高精度数据采集器设计相关内容。
1系统总体设计及基本工作原理1.1系统组成高精度数据采集器主要架构由ARM（+DA）+FPGA（+AD）组成。
本系统主要由三个独立的模块组成。
第一部分是数据采集模块，主要完成信号的采集、调理和A/D转换，然后采用并行方式送给处理器；第二部分是处理器模块，接收数据采集模块发送过来的数字信号、处理后显示，并且将处理完的信号送给D/A转换模块；第三部分是D/A转换模块，把数字频谱信号还原并通过示波器显示。
1.2 系统基本工作原理系统工作时，数据采集器置于被监控的设备处，通过传感器对设备的电压或者电流信号进行采样、保持，并送入A/D转换器变成数字信号，然后将该信号送到FPGA内的FIFO中。
基于FPGA的视频采集系统设计
基于FPGA视频采集系统设计本案例利用ALTIUM DESIGNER设计一个CMOS摄像头采集系统，在这个系统中将把MIPS处理器、IIC控制器、AD视频接口、LCD控制器、SRAM控制嵌入到FPGA内部实现图1的功能结构。
图1具体步骤如下：第一步：建立一个FPGA工程，并且保存为SpinningVideo.PrjFpg。
第二步：为这个工程添加一个原理图和一个OPN_BUS原理图，其中OPEN_BUS原理图的添加执行File》New》OpenBus System Document ，将它们分别保存为SpinningVideo_FPGA.SchDoc和SpinningVideo_OB.OpenBus 。
保存整个工程。
第三步：在图2选项中找到图3所示的（IP Core）图标，并且摆放到SpinningVideo_OB.OpenBus的图纸上。
图2将它们改名并且摆放如图3中的所示的位置，参考混响器设计案例按照图3所示的连结，保存。
图3在设计完结构以后，由于图3中所用到的各个IP Core是默认设置下的IP Core，还需要将它们设置为我们需要的模式。
1）配置GPIO为输入和输出，两组IO，每组宽度8位。
方法选中图7中的GPIO图标，右击选择Configure GPIO (Port IO) ，在弹出的对话框中修改相应的设置。
2）配置SDRAM控制器，同样的选择图2.40中的SRAM图标，将它的参数修改为异步，静态，容量为1MB (256K x 32-bit) ，数据位宽度为2 x 16-bit WideDevices。
3）配置TSK-3000A DSP处理器，将它的参数设置为：●Internal Processor Memory to 32 K Bytes (8K x 32-Bit Words)●Multiply/Divide Unit (MDU) to Hardware MDU●On-Chip Debug System to Include JTAG-Based On-Chip Debug System●Disable Breakpoints on Hard Reset在点击OK时，如果出现JTAG错误，可以忽略。
基于FPGA的视频的采集、处理和显示
基于FPGA的视频的采集、处理和显示
1.利用FPGA开发板及其外部电路是实现PAL制式到VGA制式的转换。
系统框图如图1所示。
图1
2.摄像头采用的是CCD 摄像头以其感光性好、灵敏度高、信噪比高、抗干扰能力强等优点成为本文采集模块的首选，其输出格式为PAL（Phase Alteration Line 逐行倒相）制式的复合模拟信号。
标准的PAL视频信号图像输出频率为50Hz，即每秒视频显示50帧。
显示一行数据所需的时间为64μs。
图2给出采用的CCD摄像头模块。
图2
3、视频解码芯片，即AD转换。
ADV7180是一种多用途的单芯片多格式视频解码器。
电路
图如图3所示。
图3
4. 视频采集模块电路板如图4所示。
图4
5. 系统采用VGA显示器作为视频图像的输出媒介，其显示数据为RGB三色的模拟视频数据，而FPGA处理完成的视频图像数据为数字信号，视频数模转换芯片，采用AD公司的ADV7123作为视频数模转换芯片。
ADV7123是一款单芯片、三通道、低功耗高速数模转换器,内置三个高速、10位、带互补输出的视频数模转换器、一个标准TTL输入接口以及一个高阻抗、模拟输出电流源。
如图5所示。
图5
6.结果图如图6所示。
图6 既是采用本文的系统实现的7．作品整体结构图。
基于FPGA+ARM的多路光栅数据采集系统设计
0 引言光栅编码器作为一种重要的高精度位移测量器件，常用于运动伺服系统中，实现对运动位置的精确反馈[1]。
随着光栅编码器研制技术的发展，其测量精度、速度以及输出信号带宽也越来越高，因此，相应的对光栅信号采集及传输系统提出了更高的要求，要求采集系统具备采集速率高，传输速度快，抗干扰能力强等特点[2]。
传统的光栅数据采集系统多采用单片机或者专用的采集芯片作为处理器，存在采集速率低和灵活性较差的缺点[3]。
在信号传输上多采用RS232、RS485或CAN 等传输方式，存在传输速度低的缺点，并且目前电脑已经逐步淘汰这些接口，给测控系统设计及使用带来较大障碍[4]。
随着“工业4.0”及“互联网+”的发展，对数据的通信传输要求智能化和远程化[5]。
本文提出了一种基于FPGA+ARM 的光栅信号采集及传输系统，充分发挥了FPGA 的并行逻辑控制能力和ARM 的数据处理能力，以TCP/IP 协议完成了对数据的高速稳定传输，使得测控系统接口统一化，实现对数据的远端测控，具有采集速度快、带宽高、传输速度快和稳定等优点，可以完成对光栅数据高速的采集、处理和传输。
1 系统整体结构基于FPGA+ARM 的多路光栅数据采集系统的整体结构如图1所示。
多路光栅的输出信号经过差分转换及隔离电路后进入FPGA 中，FPGA 对多路光栅数据进行数字滤波、同步采集以及数据存储后通过FSMC 总线与ARM 端进行数据通信，ARM 端再以TCP/IP 协议以网口的形式将数据发送至上位机。
图1 系统的整体结构2 系统硬件电路设计2.1 光栅信号预处理电路光栅信号输出为RS422差分信号，输出高电平为5V，FPGA 为低电压逻辑电平，高电平为3.3V，为了便于FPGA 对信号进行采集，需要设计相应的信号调理转换电路将5V 的RS422差分信号转化为LVTTL 电平信号。
本次设计采用AM26LS32差分接收芯片，实现对测头差分信号到单端信号的转换，对信号采用了TLP2362型高速光电耦合器，降低了信号of multiplex grating data at the same time. It takes ARM microprocessor as the core to realize data processing and Ethernet transmission functions. Through the transplantation of Ethernet protocol stack, it realizes Ethernet communication with PC terminal via TCP/IP protocol. Experiments show that the system has good accuracy and stability, and can meet the requirements of raster data acquisition and transmission.Keywords:dataacquisition; FPGA; ARM; TCP /IP图2 STM32与FPGA 接口模块2.3 网络接口设计STM32F407自带以太网模块，只需外界PHY 芯片即可完成以太网通信实现10M/100Mbit/s 的数据传输速率，STM32与外部PHY 芯片使用RMII 接口进行连接，本次设计使用LAN8720A 作为PHY 芯片。
基于FPGA和ARM的实时数据采集显示系统
基于FPGA和ARM的实时数据采集显示系统作者：李长星王波胡振华来源：《现代电子技术》2014年第03期摘要：针对同时满足高速的A/D采集、高速率的数据传输和实时显示且便于携带实际应用需要，研究设计了基于FPGA+ARM的实时数据采集的嵌入式平台。
采用FPGA控制A/D完成高速数据采集，通过串口总线实现了平台内部FPGA和ARM之间指令的下达和数据的上传，最终实现在ARM上通过Qt应用程序对A/D采集的数据进行实时显示。
关键词： FPGA； ARM；嵌入式Linux；串口通信； Qt中图分类号： TN911⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）03⁃0151⁃04 Display system for real⁃time data acquisition based on FPGA and ARMLI Chang⁃xing， WANG Bo， HU Zhen⁃hua（Xi’an Shiyou University，Xi’an 710065， China）Abstract： Aiming at meeting the actual application needs of the high⁃speed AD sampling，high rate data transmission and real⁃time display and portable， a real⁃time data acquisition based on FPGA+ARM embedded platform is researched and designed， which uses FPGA controlled AD to realize high speed data acquisition， the internal instruction issued and data upload between FPGA and ARM is achieved by serial bus. Finally the real⁃time display of the data collected by AD is realized on the ARM by Qt application.Keywords： FPGA； ARM； embedded Linux； serial port communication； Qt0 引言目前，伴随着FPGA技术和嵌入式技术的进步，测量仪器也有着长足的发展。
基于ARMl1+FPGA的多路视频监控系统关键技术研究
【 关键词 】多路＿ ； 集传 输； Ｍ１ ；Ｐ Ａ 视频 采 ＡＲ １Ｆ Ｇ 【 中图分类号 】Ｔ ８ ６Ｔ ９ ９８ Ｎ ７ ；Ｎ １． 【 文献标 识码 】Ａ
ｍｕ ｔ ｃ ａ ｎ ｌ ｉ ｅ ｓｇ ａ ｗｉ ｓ ｎ ｈ ｏ ｉａ ｉｎ Ｓ ｃ ｎ ｌ ， ｔ ｅ ｒ ｂ ｅ ｏ ｔｒ ｇ ，ｃ ｌ ｓｏ ｂ ｔ ｅ ｎ ｅ ｄ ｎ ｗ ｉ ， ａ ｄ ｈ ｌ － ｈ ｎ ｅ ｖ ｄ ｏ ｉｎ ｌ ｔ ｉ ｈ ｙ ｃ ｒ ｎ ｚ ｔ ． ｅ ｏ ｄ ｙ ｈ ｐ ｏ ｌ ｍ ｆ ｓｏ ａ ｅ ｏ ｏｌ ｉｎ ｅ ｗ ｅ ｒ ａ ａ ｄ ｒｔ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｃ ｏ ｋ ｓ ｎ ｈ ｏ ｉａｉ ｎ ａ ｅ ｒ ｓ ｌｅ ｄ ｒ ｇ ｐ ｒ ｔ ｇ ｔ ｅ ｖ ｄ ｏ ｃ ｃ ｅ ｉ ａｌ ，ｔ ｅ ｉ ｅ ｓｒ ａ ｏ ． ５ ｉ ｃ ｅ ｔ ｄ ｔ ｅ ｌ ｗｉ ｌ ｃ ｙ ｃ ｒ ｎ ｚ ｔ ｒ ｅ ｏｖ ｄ ｕ ｉ ｏ ｅ ａｉ ｈ ｉ ｅ ａ ｈ ．Ｆ ｎ ｌ ｏ ｎ ｎ ｙ ｈ ｖｄ ｏ ｔｅ ｍ ｆ ＢＴ ６ ６ ｓ ｒ ａ ｅ ｏ ｄ ａ ｔ ｈ ｎ ｘ ． Ｔ ｅ ｉ ｅ ｄ ｔ ｉ ｅ ｃ ｄ ｄ ｙ ｈ ＭＦ ｏ ＡＲＭ １ ｒ ｃ ｓ ｏ ａ ｄ ｒ ｎ ｆｒｅ ｔ ｒ ｕ ｈ ｅ ． Ｔ ｅ ｅ ｔ ｈ ｖ ｄ ｏ ａ ａ ｓ ｎ ｏ ｅ ｂ ｔ ｅ Ｃ ｆ １ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔａ ｓｅ ｒ ｄ ｈ ｏ ｇ ｎ ｔ ｈ ｍｏ ｉ ｒ ｅ ｏ ｅ ｔ ｅ ｎ ｔ ｄ ｃ ｄ ｓ ｈ ｏ
ｒ ｃ ｉ ｉ ｇ ｄ ｔ ｎ ｈ ｗ ｔ ｔｏ ｇ ｐ ａ ｔ ａ ａ ｄ ｂ ｏ ｄ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｐ ｏ ｐ ｃｓ ｅ ｅ ｖｎ ａａ ａ ｄ ｓ ｏ ｓ ｗｉ ｓｒ ｎ ｒ ｃｉ ｌ ｎ ｒ ａ ｐ ｌ ｔ ｒ ｓ ｅ ｔ． ｈ ｃ ｃ ｏ
基于ARM7与FPGA架构的面阵CCD图像采集系统的设计
单元 ， 并利用 Ｃ Ｓ Ｉ 实时操作 系统对 多任务进行 管理 ， ／ －Ｉ ０ 系统扩展 灵活， 满足小 型化 与低功耗 的要求。
关键词 ： 面阵 Ｃ Ｄ 图像采集 ；ＰＡ 乒乓缓存 Ｃ； ＦＧ ；
中图分类号 ：Ｐ９ ．１ Ｔ ３ １４ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ６ １ ４ ９ －２ １ ）一 １ ３ ０ １ ７ － ７２ （０ ０Ｉ ０ ０ — ４
０ 引言
面各有优缺点。 目前， 应用于铁路 、 公路等行业的移动检测设
备 当中， 以面 阵 ＣＤ图像传感 器居多， 仍 Ｃ 这类设备不 仅需要
随着图像处理技术的不断 发展 与国 民生活质量 的不 断
提高， 图像处理系统 已经被广 泛应 用于 军事 工农 业 自动 化 生产等各个领域 。目前， 常见的 图像处理 系统主要 由图像传 理系统组成示意 图由图一所示 。
Ｄ ｓ ｇ ｏ ｒ ａ Ｃ ｍ ｇ ｃ ｕ ｓ ｉ ｎ Ｓ ｓ ｅ ａ ｅ ｎ Ａ ７ Ａ ｄ Ｆ Ｇ ｒ ｈ ｅ ｔ ｒ ｅ ｉ ｎ ｆ Ａ ｒ ｙ Ｃ Ｄ Ｉ ａ ｅ Ａ ｑ ｉ ｉ ｏ ｙ ｔ ｍ Ｂ ｓ ｄ Ｏ Ｉ ｎ Ｐ Ａ Ａ ｃ ｉ ｃ ｕ ｅ ｔ ｔ
ｔｕ ｅ， ｗｈｉ ｈ ｒ ｃ ｉｓ ｔ ｒｇ ｅｄ ａ ｅｔ ｆｏ ｔ ｅ ｒｅ ａｒ ａｙ ＣＤ ｍ ｅ ｒ ｈ ａ ａ－ ｒ Ｃ ｉ ａｇ ａｃ ｉ ｑｕ ｓｉｔ ｏ ｓｙ ｅ ｓ ｉｎ ｓｔ ｍ’ ｒｅ ｕｉ ｅ ｑ ｒ ｍｅｎ ｓ ｔ ｏｆ ｍｉ ａｔ ｒｉ ａｔ ｎ ｎｉ ｕ ｚ ｉｏ ａ ｌ ｗ ｐ ｗｅ ｕｓ ｄ ｎ ｈｅ ａｉｌ ａｙ， ｎｄ ｏ ｏ ｒ ｅ ｉ ｔ ｒ ｗ ｈｉｇ ｗａ ａｎ ｏｔ ｒ ｎ ｓｔ ｅ ｍｏ ｎ ｄ ｔｅ ｉ ｈ ｙ ｄ ｈｅ ｉ ｄｕ ｒｉ ｓ ｖｉ ｇ ｅ ｃｔ ｏｎ． Ｔｈ ｓ ｉ ａｒ ｃｌ ｄ ｃ ｂｅ ｔｈ ｔｉ ｅ ｅｓ ｒｉ ｓ ｅ ｂ ｉ ｐｒ ｎｃｉ ｌｅ ｆ ｙｓ ｍ ａｓ ｃ ｉ ｐ ｏ ｓ ｔｅ ｄｅ ｇ ｓｉ ｎ， ａｎｄ ｆｏ ｓｅ ｏ ｔ ｔ ｓ ｓｔ ｍ ｏ ｗ ｅ ｎｄ ａｒ ｗ ｅ ｃｕ ｓ ｎ ｈｅ ｈｅ ｙ ｅ ｓ ｆｔ ａｒ ａ ｈ ｄ ａｒ ｄｅ ｇ ｓｕ ｈ ｓｉ ｎ ｃ ａｓ ｔｈ ｉ － ｅ ｍ
基于ARM与FPGA图像采集存储系统设计.
2009年第11期计算机与现代化JISUANJI YU XIANDAJ【HUA 总第171期文章编号:1006-2475(200911-0143-04基于ARM与FPGA图像采集存储系统设计赵皆升,王琪(南昌航空大学电子信息工程学院,江西南昌330063摘要:it计实现了一种基于ARM与FPGA高速图像采集存储系统。
该系统采用视频编码芯片SAA7113和FPGA实现高速视频采集,采集数据经由ARM处理器读取并存储到大容量硬盘存储器,为数字图像的后续处理提供了可能。
关键词:￥3C2410;SAA7113:FleA;视频采集;硬盘存储器中图分类号:TP391文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2009.11.041Design of Image Acquisition and Storage System Based on ARM and FPGAZHAO Jie—sheng,WANG Qi(School of Electronics and Information Engineering,Nanchang Hmlgkong University,Nanchang 330063,ChinaAbstract:This paper designs a high-speed image acquisition and storage systems based on ARM and FPGA.The system tlses SAA7113video encoder chips and FPGA to achieve high—speed video capture,the data is read and put into high—capacity hard disk storage memory by the ARMprocessor.It is possible for digital images to be dealt with follow・up.Key words:￥3C2410;SAA7113;FPGA;video-acquisition;hs_,d disk storage0引言随着社会的发展,科技的进步,基于图像的应用越来越广泛,这些领域包括航空航天、生物医学工程、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事制导以及文化艺术等。
基于ARM和FPGA的视频监控系统设计_图文.
基于ARM和FPGA的视频监控系统设计作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期：被引用次数：赵小欢，夏靖波，李明辉， ZHAO Xiao-huan，XIA Jing-bo， LI Ming-hui 空军工程大学电讯工程学院,陕西西安,710077 液晶与显示 CHINESE JOURNAL OF LIQUID CRYSTALS AND DISPLAYS 2010，25(1 0次参考文献(8条 1.高富强.刘国华.何斌.高福兵基于ARM9与FPGA的工业CT数据传输系统的接口设计[期刊论文]-核电子学与探测技术 2008(5 2.胡小龙.周俊明.夏显忠.李迅.郑博文飞机座舱图形显示加速系统设计及FPGA实现[期刊论文]-中南大学学报（自然科学版） 2008(5 3.单洁.曹剑中.章奇.宋凭.杜升平高分辨航拍相机实时图像存储系统的关键技术[期刊论文]-激光与红外 2006(3 4.康艳霞.曹剑中.田雁.车嵘.孙磊实时视频处理系统中乒乓缓存的设计[期刊论文]-弹箭与制导学报 2007(4 5.商广辉.代永平.黄茜.耿卫东场序彩色视频控制系统[期刊论文]-液晶与显示 2007(2 6.雷鸿.熊文龙.杨单基于Framebuffer的LCD驱动程序的实现[期刊论文]-武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2006(1 7.Corbet J.Rubini A.Kroah-hertman G Linux Device Drivers 2005 8.金锋.武志辉轻量级嵌入式Linux图形驱动程序与图形用户接口[期刊论文]-北京理工大学学报 2008(3 相似文献(10条 1.学位论文葛园园基于TriMedia实时视频监控系统设计 2003 多媒体通信已经渐渐成为人们信息交流的主要方式,视频监控发展成为必然.但多媒体信息的数据量太大,无法直接传输存储.各种视频压缩编码标准应运而生,这些算法的运算量很大,纯软件的方法质量不高而纯硬件的方法造价太高,通用的多媒体数字处理器为我们提供了一种很好的解决方案.Philips公司设计的TriMedia系列多媒体芯片集成了多种专为多媒体应用设计的模块,并且具有PCI总线接口可与PC机方便的通信,它支持实时操作系统pSOS,使得其复杂的结构便于管理,保证了任务同步和实时性.考虑到视频监控系统中摄像头固定、图像运动内容少.并且为了硬盘存储和窄带传输的需要,采用了H.263编码方式.由建立在PCI总线上的以TriMedia TM1300(Target系统为核心的视频压缩卡和PC机(Host机组成视频监控系统,可接收多种标准的模拟视频信号,选用视频输入处理器SAA7113H将模拟视频信号转换成ITU 656 YUV4:2:2格式.Target系统低级启动由固化在具有I<'2>C总线接口的串行E<'2>PROM的程序完成,Host机上的应用程序启动时将Target系统的程序动态下载到SDRAM中并建立同步机制,Host机通过消息实时的控制 Target系统的工作状态.Target系统运行在pSOS实时操作系统上,根据要求创建多个任务,pSOS+多任务内核完成任务之间的灵活实时调度. 2.学位论文王陆林嵌入式无线视频监控终端的研究与设计 2008 本文采用总线接口的802.11g无线基带芯片WT6104CLVG，设计了一个基于802.11g无线局域网技术，S3C2410处理器和嵌入式Windows CE实时操作系统的无线视频监控终端系统，能提供54Mbps的数据传输率，为大容量视频数据的传输提供了高速传输通道。
基于FPGA的视频图像采集与处理系统设计
Design of Video Image Acquisition and Processing System Based on FPGA
Candidate ： Yang Qin Major ： Mechatronics Engineering
Supervisor ： Prof. Zhou Yunfei
Huazhong University of Science and Technology Wuhan, Hubei 430074, P. R. China Jan, 2013
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人 或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
II
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
目
录
摘 要 ............................................................................................................ I Abstract ......................................................................................................... II 1 绪 论 1.1 课题来源、目的和意义 ................................................................. (1) 1.2 国内外发展现状 ............................................................................. (1) 1.3 本文主要内容 ................................................................................. (6) 2 视频图像采集与处理系统整体方案 2.1 系统设计需求 ................................................................................. (8) 2.2 系统设计整体结构 ......................................................................... (8) 2.3 系统设计整体方案 ....................................................................... (10) 2.4 本章小结 ....................................................................................... (12) 3 视频图像采集与处理系统硬件设计 3.1 CCD 工作原理 .............................................................................. (13) 3.2 ITU-R BT.656 数字视频格式 ....................................................... (14) 3.3 硬件电路设计 ............................................................................... (17) 3.4 电源系统设计 ............................................................................... (21) 3.5 本章小结 ....................................................................................... (24) 4 下位机逻辑驱动程序开发 4.1 逻辑驱动程序总体框架 ............................................................... (25) 4.2 视频前端电路控制器设计 ........................................................... (26)
基于FPGA的视频信号采集与处理系统方案
基于FPGA的视频信号采集与处理系统摘要图像是人类获取和交换信息的主要来源。
现如今，图像处理的应用领域已经涉与到人类生活和工作的方方面面，如航天和航空技术、工业和工程、军事公安、生物医学工程等等。
在图像处理系统中，实时图像的采集是整个系统的前端部分，也是整个系统最重要的部分。
前端的图像采集速度与质量，直接影响到图像处理系统后端的算法处理与应用。
本文主要设计图像处理系统的前端部分，即视频信号的采集。
本文设计中采用CMOS图像传感器OV7670对外界图像进行实时采集，通过FPGA部设计的初始化模块对图像传感器输出信号的格式进行配置。
根据其输出信号的时序，在FPGA部设计采集单元。
采集到的数据一路送到TFT液晶屏上进行实时显示，另一路送入SRAM缓存。
当一帧图像存储完成后，在NIOS II软核中对图像进行处理，并将处理结果以图片的方式，存储到外部存储器SD卡中。
关键字：FPGA；实时图像； CMOS；图像采集AbstractThe image is human access and exchanges the primary source of information.Nowadays, Image processing applications have involved human life and all aspects of the work, such as aerospace and aviation technology, industry and engineering, military police, biomedical engineering and so on. In the image processing system,Real-time image collection is the head part of the whole system, is also the most important part of the whole system. Part of the image acquisition speed and quality, directly affect the image processing system and the algorithm after processing and the application.This paper mainly designs image processing system, namely the head part of video signal collection.This paper applied to the design of CMOS image sensor to the outside world OV7670 real-time image acquisition. Through the FPGA design inside the initialization of the module of image sensor output signal format configuration. According to its output signal timing, In the FPGA design inside acquisition cell. The data collected one way to TFT LCD screen on the real-time display, and the other way into an SRAM cache, when a frame image storage completed, processing the image in the NIOS II MCU. And the result of processing, storage to external storage SD card.Key words：FPGA;Real-time image;CMOS;Image acquisition目录1 前言11.1 数字图像处理发展史11.2 系统整体设计22 CMOS原理和特性与CMOS摄像头的基本结构4 2.1 CMOS原理与特性42.1.1 CMOS数字图像传感器基本原理42.1.2 CMOS图像传感器的特性52.2 COMS传感器的基本结构62.2.1 OV7670简介62.2.2 OV7670部结构83 系统设计与硬件实现123.1 系统结构与工作流程123.1.1系统结构123.1.2系统工作流程123.2器件选型与硬件电路实现123.2.1 FPGA选型123.2.2 FPGA配置电路133.2.3 SDRAM电路实现153.2.4 SRAM电路实现173.2.5其他硬件电路184 系统软件设计194.1 软件设计概述194.2 VHDL简介与特点204.3 OV7670初始化模块214.4 OV7670数据采集模块234.5 SRAM控制模块和TFT液晶控制模块25 4.6 MCU单元设计264.6.1 SOPC Builder简介264.6.2主控制单元MCU的实现284.7 NIOS II软件开发294.7.1 NIOS II集成开发环境294.7.2 MCU软件设计304.7.3简单运动检测314.7.4 BMP图片存储325 总结与展望34参考文献35附录 136附录 243致441 前言1.1 数字图像处理发展史数字图像处理技术起源于20世纪20年代，当时通过海底电缆从英国伦敦到美国纽约传输了一幅照片，它采用了数字压缩技术。
基于ARM和FPGA的视频监控系统设计
基于ARM和FPGA的视频监控系统设计赵小欢;夏靖波;李明辉【摘要】设计并实现了一种基于ARM+FPGA的视频监控系统,以ARM9处理器为主控制器,FPGA为协处理器,构造ARM与FPGA间的高速数据传输通道和基于Linux的轻量级的图形驱动,完成实时视频采集和显示.实验结果表明,该设计能够流畅播放PAL/NTSC两种制式视频信号,具有良好的扩展性、稳定性和较快的响应速度.【期刊名称】《液晶与显示》【年(卷),期】2010(025)001【总页数】5页(P94-98)【关键词】视频监控;总线接口;图形驱动【作者】赵小欢;夏靖波;李明辉【作者单位】空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077;空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077;空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077【正文语种】中文【中图分类】TP311在工业生产控制中,最直接最有效的监控方法莫过于视频监控,其中ARM处理器由于具有较好的性能与较低的价格已经在各种工业控制领域广泛使用。
但是,随着视频监控对分辨率和实时性的要求越来越高,普通的ARM处理器已难以满足需求,而高档的ARM处理器由于价格昂贵而难以普遍使用。
采用多处理器架构是缓解性能与价格矛盾的一种较好的方案,但是在多处理器结构中,多个处理器之间的数据传输效率直接制约着整个系统的性能,稍有不慎就会成为系统性能的瓶颈。
本文采用ARM与FPGA互连的主从结构来完成视频信号的采集:以ARM为系统的核心,协调整个系统的工作;以FPGA为协处理器连接在ARM的一个BAN K上,完成前端视频信号的处理[1]。
该方案充分发挥了ARM与FPGA各自的优势,很好地实现了视频监控功能,系统具有很好的灵活性,稍加改造就能应用于其他的嵌入式设计中。
视频信号十分复杂。
复合视频信号将色差信号B-Y及R-Y以3.58 MHz的次载波载送在辉度信号Y信号里,同时还包括了行同步信号、行消隐信号、场同步信号、场消隐信号等同步信号。
探析基于FPGA的视频采集系统设计
探析基于FPGA的视频采集系统设计视频图像采集是数字图像处理、监控系统等应用的必要组成部分。
图像采集与处理在工农医等领域得到了广泛应用，目前随着科技的不断发展，各种图像采集设备层出不穷，性能和实用性也得到了市场验证。
视频采集系统的实现方法有很多，本文对基于FPGA的视频采集系统设计进行探讨分析。
标签：FPGA；视频采集；系统设计1、FPGA的应用优势（1）逻辑功能强大。
FPGA采用SRAM编程技术实现系统的快速运行，增强其逻辑功能；布线资源丰富，只需擦除更改程序，即可满足系统设计所需的不同逻辑功能；可编程I/O资源丰富，可满足复杂数字逻辑设计。
（2）设计灵活。
FPGA内部的嵌入式RAM支持多种操作模式，异步先入先出（FirstInputFirstOut，FIFO）数据缓冲器可拓展FPGA的设计范围，使设计选择更加灵活；FPGA内部包含的逻辑门数较多，可满足复杂设计要求。
（3）操作简便。
为保证FPGA系统的可靠性，在使用FPGA芯片之前需进行稳定性测试，在此之后设计者只要利用软硬件环境便可设计系统功能；在实现FPGA系统不同逻辑功能时，设计者可通过多次反复编程予以实现，无需更改硬件电路。
2、基于FPGA的视频采集系统方案整体框架（1）视频采集部分：将摄像头采集到的模拟视频数据CVBS转换成数字视频格式YUV4：2：2，包括I2C总线配置，TIU656解码。
（2）视频处理部分：为适应VGA的不同显示，对视频数据做相应预处理，包括彩色VGA数据处理，灰度VGA数据处理，Sobel边沿检测数据处理，Prewitt边沿检测数据处理。
（3）视频存储部分：将视频数据储存在容量为4M×16×4Banks的SDRAM中，主要包括SDRAM控制器设计。
（4）VGA显示部分：将实时的视频数据在显示器上显示出来。
包括色度空间转换，VGA时序产生，ADV7123视频数据编码。
3、系统的具体工作流程系统上电后，由配置芯片重新配置FPGA；配置完成后，FPGA对视频解码芯片进行初始化；视频解码芯片进入工作状态，采集4路模拟视频信号；FPGA 初步处理4路数字视频信号；处理后，将4路视频数据存储到SDRAM中；在TFTLCD上显示所采集的数字化视频信息；利用IO口，可在外部切换采集通道，对系统进行复位操作。
学士学位论文—-基于arm的视频采集系统
基于ARM的视频采集系统目录一设计要求 (1)二设计作用与目的 (1)三所用设备及软件 (1)四系统设计方案 (2)4.1系统总体设计 (2)4.2 系统工作原理 (2)五系统硬件设计 (2)5.1整体硬件系统结构 (2)5.2 个单元电路设计 (3)5.2.1 S3C4510主控器模块 (3)5.2.2外围电路模块 (5)六系统的软件设计 (7)6.1 主程序流程设计 (7)6.2 摄像头驱动程序设计 (8)6.3 图像采集模块的设计 (8)6.4 JPEG图像压缩模块的设计 (9)6.5 嵌入式WEB服务器设计 (10)6.6 网络传输设计 (10)七仿真调试 (11)八设计中的问题与方法 (11)九嵌入式系统学习心得 0十参考文献 0基于ARM的视频采集系统一设计要求输入信号为1路A V视频信号，要求系统能对1路输入信号进行实时采集、数字化处理、压缩、存储，要保证一定的录像质量。
根据设计题目的要求，选择确定ARM芯片型号、视频采集芯片型号，完成系统硬件设计和程序设计。
其中包括视频采集整体设计，系统硬件设计，系统软件设计等几大主体部分，从而完成整个采集系统的设计。
二设计作用与目的数字视频采集系统是以计算机或嵌入式系统为中心、视频处理技术为基础，是符合图像数据压缩的国际标准。
综合利用图像传感器、计算机网络、自动控制和人工智能等技术的一种新型监控系统。
由于数字视频采集系统对视频图像进行了数字化，所以与传统的模拟视频采集系统相比，数字采集系统具有许多优点。
数字化的视频系统可以充分利用计算机的快速处理能力，对其进行压缩、分析、存储和显示。
数字化视频处理技术提高了图像的质量与监控效率，使系统易于管理和维护。
整个系统是模块化结构，体积小，易于安装、使用和维护。
正是由于数字视频采集技术具有传统模拟采集技术无法比拟的优点，而且符合当前信息社会中数字化、网络化和智能化的发展趋势，所以数字视频采集技术正在逐步取代模拟采集技术，广泛应用于各行各业。
基于FPGA的实时视频图像采集处理系统设计
基于FPGA的实时视频图像采集处理系统设计高俊岭;陈志飞;章佩佩【期刊名称】《电子技术应用》【年(卷),期】2018(044)002【摘要】针对目前数字图像采集处理技术的实时性、大容量、小型化等特点,设计了一种基于FPGA的实时视频图像采集处理电路系统.采用FPGA作为整个系统的控制和图像数据处理中心.DDR2 SDRAM为高速储存模块核心器件,CMOS 7670为视频图像采集器件.并通过Quratus Ⅱ和Modelsim等软件对系统的边缘检测算法、控制过程、各个模块等进行硬件工程设计和仿真,实现了视频图像从采集、存储到处理、显示的整个过程.实验表明,视频图像采集处理的动态画面流畅、清晰、实时性好.%Based on characteristics of instantaneously,large capacity and miniaturization of digital image acquisition and processing technology,a real-time video image acquisition and processing circuit system was designed,FPGA was used as the center of controlling the whole system and the center of processing image data.With DDR2 SDRAM the core component of high speed storage module,and CMOS 7670 the video image acqu isition device.Through the Quratus Ⅱ and Modelsim software for edge detection algorithm and the control process,each module of the hardware design and simulation,the realization of the video images from the collection and storage to the treating and display,which shows smooth,clear and real-time.【总页数】4页(P10-12,19)【作者】高俊岭;陈志飞;章佩佩【作者单位】安徽理工大学电气与信息工程学院,安徽淮南230001;安徽理工大学电气与信息工程学院,安徽淮南230001;安徽理工大学电气与信息工程学院,安徽淮南230001【正文语种】中文【中图分类】TN919.5【相关文献】1.基于FPGA的实时视频图像几何校正系统设计 [J], 陈文艺;田科;周娟2.基于FPGA高速视频图像实时采集与处理系统设计 [J], 田杰;王广龙;乔中涛;高凤岐3.基于FPGA+DSP实时图像采集处理系统设计 [J], 靖固;杨华宇4.基于FPGA和DSP的图像实时采集处理系统设计 [J], 崔锡奎;刘敬猛;5.基于FPGA和DSP的图像实时采集处理系统设计 [J], 崔锡奎;刘敬猛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于FPGA和ARM的图像采集系统设计
基于FPGA和ARM的图像采集系统设计作者：钟磊韩进来源：《电脑知识与技术》2012年第01期摘要：为解决图像数据采集过程中对准确性和实时性的要求，给出了基于ARM和FPGA 的图像数据采集系统的设计方法。
系统利用CMOS图像采集传感器把外界的图像模拟信号转化为数字信号，采用FPGA控制图像传感器完成图像采集工作，通过ARM对FPGA采集的数据进行处理，并且利用嵌入式操作系统Linux实现对FPGA的实时控制。
该系统功耗低、性能稳定，提高了图像采集的准确性和实时性。
关键词：ARM；FPGA；图像采集；CMOS；Linux中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)01-0211-03The Design of Image Acquisition System Based FPGA and ARMZHONG Lei, HAN Jin(Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China)Abstract: In order to solve the question of accuracy and real-time in image data acquisition process,the method that designing image acquisition system based FPGA and ARM is put forward.This system uses CMOS image sensor to capture image analog signals outside into digital signals,and uses FPGA to control image sensor to complete the work.It is to do with acquisition data through the control from ARM to FPGA,and use embedded Linux operation system to achieve real-time control of FPGA.This system is low power,high performance,do improve the accuracy and real-time.Key words: ARM;FPGA; image acquisition; CMOS; Linux图像处理技术的快速发展，使得图像采集处理系统在提高工业生产自动化程度中的应用越来越广泛。